Что такое дислокации и какие они бывают

Дислокации – основы материаловедения

Дислокации — линейные дефекты кристаллической решетки типа обрыва или сдвига атомных плоскостей, нарушающие правильность их чередования. Энергия образования дислокаций существенно выше энергии образования точечных дефектов, поэтому они не могут существовать в измеримых концентрациях как термодинамически устойчивые дефекты. Они легко образуются при выращивании монокристаллов или эпитаксиальных пленок, сопровождающемся термическими, механическими и концентрационными напряжениями, приводящими к пластической деформации кристалла. Часть дислокаций может сохраняться в кристалле даже после самого тщательного отжига. Более подробно вопрос о причинах возникновения дислокаций будет рассмотрен при обсуждении методов выращивания монокристаллов и эпитаксиальных пленок (см. гл. 6

Рис. 3.4. а — Схема образования краевой дислокации. б — Расположение атомов вокруг краевой дислокации в простой кубической решетке.

и гл. 9), так как он имеет огромное значение для технологии полупроводников.

Поскольку дислокации при небольших концентрациях распределены по объему кристалла неравномерно, то нарушения свойств кристалла, обусловленные их присутствием, локализованы в небольших объемах, окружающих дислокации. Следовательно, кинетика процессов, протекающих вблизи этих дефектов, будет иной, чем в объеме кристалла, где дислокации отсутствуют.

Различают простые и смешанные дислокации. К простым дислокациям относят краевые и винтовые.

Рассмотрим кристалл, в котором в результате приложения внешних сил одна часть начинает смещаться относительно другой по некоторой плоскости (плоскости скольжения) вдоль некоторого выбранного направления (направления сдвига), то есть кристалл подвергается пластической деформации сдвига путем скольжения (рис. 3.4,а). Перемещения атомов по плоскости скольжения не являются равномерными, так как сдвиг на единицу скольжения происходит только в одной части кристалла, а в остальной части сдвиг полностью отсутствует. Перпендикулярную направлению сдвига линию AD, расположенную внутри кристалла и являющуюся границей между этими двумя частями кристалла, называют линией краевой дислокации и обозначают ⊥. Расположение атомов внутри деформированного скольжением кристалла в плоскости, перпендикулярной линии AD, имеет вид, изображенный на рис. 3.4,б. Атом, расположенный непосредственно над знаком дислокации ⊥, имеет окружение, отличающееся от окружения атомов в бездефектной части кристалла. Все происходит так, как если бы в объеме кристалла появилась

Рис. 3.5. Схема образования винтовой дислокации.

одна «лишняя» атомная плоскость, край которой обрывается внутри кристалла. Краевая дислокация, таким образом, представляет собой дефект, при котором одна из атомных плоскостей обрывается внутри кристалла по линии краевой дислокации AD, перпендикулярной направлению сдвига. Краевые дислокации образуются вдоль плоскостей скольжения. Условно подразделяют краевые дислокации на положительные и отрицательные. Положительная дислокация соответствует случаю, когда «лишняя» атомная плоскость находится сверху над знаком ⊥ (рис. 3.4,б) и в

верхней половине кристалла действуют сжимающие напряжения, в ниж

ней — растягивающие; а отрицательная — случаю, когда «лишняя» атомная плоскость находится снизу под знаком ⊥, то есть верхняя половина

кристалла растянута, а нижняя сжата.

Сдвиг одной части кристалла относительно другой, возникающий под влиянием внешних воздействий, может деформировать кристалл таким образом, что его можно представить состоящим из атомных плоскостей, закрученных в виде винтовой лестницы, ось которой и образует линию винтовой дислокации AD (рис. 3.5 и рис. 3.6). Винтовая дислокация

обозначается ⊗. Линия винтовой дислокации характеризуется тем, что

она параллельна направлению сдвига. При каждом обходе вокруг нее

мы поднимаемся или опускаемся на одно межплоскостное расстояние (рис. 3.6). Выход винтовой дислокации на поверхность кристалла заканчивается незарастающей ступенькой. В отличие от краевой дислокации, винтовая дислокация не имеет «лишних» плоскостей и может образовываться при сдвиге по любой атомной плоскости, проходящей через линию дислокации AD, то есть она не определяет однозначно плоскость скольжения. Различают правые и левые винтовые дислокации, причем направление вращения играет ту же роль, что и знак у краевых дислокаций.

Следует отметить, что в кристаллах полупроводников в чистом виде краевая и винтовая дислокации встречаются редко. Как правило, они по

Рис. 3.6. а — Винтовая дислокация. б — Расположение атомов на винтовой поверхности вдоль винтовой дислокации.

являются одновременно, приводя к образованию смешанных форм, при этом линия результирующей дислокации (граница между сдвинутой и не сдвинутой частями кристалла) не обязательно должна быть прямой, она может представлять собой произвольную кривую. Криволинейную дислокацию произвольной формы, которую можно представить как состоящую из различных комбинаций «чистых» краевой и винтовой дислокаций, называют смешанной. На рис. 3.7 показана смешанная дислокация в простой кубической решетке.

Основной характеристикой дислокации является вектор Бюргерса (вектор сдвига) b. Вектор Бюргерса — это мера искажений решетки, обусловленных присутствием дислокации. Для его определения строят замкнутый контур в кристалле с дефектом и контур, проходящий через те же атомы, в кристалле без дефекта. Проведем в решетке, содержащей краевую дислокацию, замкнутый контур A-B-C-D-A вокруг этой дислокации, начав его из произвольно взятого узла A и откладывая против часовой стрелки определенное число межатомных расстояний (рис. 3.8). Если построить тот же контур в решетке без дислокации, откладывая такое же число межатомных расстояний, то контур окажется незамкнутым. Вектор b, который необходимо добавить, чтобы замкнуть контур, и есть вектор Бюргерса. Величина разрыва контура характеризует сумму всех упругих смещений решетки, накопившихся в области вокруг дислокации. Для примера, изображенного на рис. 3.8 (простая кубическая решетка), вектор Бюргерса по абсолютной величине равен расстоянию между соседними атомами и ориентирован перпендикулярно линии дислокации.

Аналогичное построение для винтовой дислокации в простой кубиче

Рис. 3.7. a — Сдвиг, создавший смешанную дислокацию. б — Смешанная дислокация в простой кубической решетке. Краевая плоскость скольжения совпадает с плоскостью чертежа; черные кружки — атомы под плоскостью скольжения, белые — атомы над ней; заштрихованный участок — ступенька, образовавшаяся в результате сдвига.

Рис. 3.8. Контур и вектор Бюргерса краевой дислокации.

ской решетке показывает, что и в этом случае b равен расстоянию между соседними атомами (это шаг винта в направлении линии дислокации), но направлен вдоль линии дислокации.

Вектор Бюргерса — наиболее инвариантная характеристика дислокации. Он остается постоянным вдоль всей линии любой дислокации и сохраняется при ее движении [27].

Теперь можно дать определение простых дислокаций через вектор Бюргерса. Краевой дислокацией называют дислокацию, вектор Бюргерса b которой перпендикулярен линии краевой дислокации. Винтовой дислокацией называют дислокацию, вектор Бюргерса b которой параллелен линии винтовой дислокации. В общем случае смешанной дислокации вектор Бюргерса может иметь иные направления относительно линии дислокации.

Дислокации окружены полями упругих напряжений. Область над линией краевой дислокации, содержащая лишнюю полуплоскость, испытывает напряжения сжатия, область под линией дислокации — напряжения растяжения. Вокруг винтовых дислокаций существует поле сдвиговых (касательных) напряжений. Величина напряжений убывает обратно пропорционально расстоянию от линии дислокации [27].

Источник: И. А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва — 2002

Источник

Значение слова «дислокация»

1. Воен. Размещение войсковых частей на территории страны (а во время войны — также на фронте) и распределение кораблей флота по портам. Пункт сбора обеих групп был назначен в районе дислокации отряда Иванова. Вершигора, Люди с чистой совестью.

2. Геол. Смещение пластов земной коры.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Дислокация в военном деле.

Дислокация в кристаллографии.

Смещение костей при переломе (медицина)

ДИСЛОКА’ЦИЯ, и, ж. [фр. dislocation]. 1. Расположение войск на территории страны (воен.). 2. Смещение участков, пластов земной коры (геол.). 3. Смещение частей переломленных костей при переломах суставов, вывихах (мед.).

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

дислока́ция

1. военн. размещение войсковых частей и военных учреждений на какой-либо территории, либо распределение авиационных войск по аэродромам, кораблей — по портам

2. геол. деформация горных пород с образованием складок, трещин и разрывов

3. геол. в кристаллографии — линейный дефект или нарушение кристаллической решётки твёрдого тела ◆ Дислокации могут генерироваться и в приповерхностном слое, а также инжектироваться из поверхностного слоя мишени. Владимир Углов, «Радиационные процессы и явления в твердых телах», 2016 г.

4. спец. перемещение ◆ Для дифференцирования с менингитом производится люмбальная пункция, во избежание дислокации мозга жидкость выпускается только частыми каплями. Тамара Парийская, ‎Ольга Борисова, ‎Андрей Половинко, «Неотложные состояния у детей» ◆ На нескольких перекрестках изменятся режим работы светофоров и дислокация дорожных знаков. Ольга Смертина, «Мост — на ремонт» (2013) // «Новгородские ведомости», 18 мая 2013 г. (цитата из НКРЯ)

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: слюнотечение — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Источник

Основные виды дислокаций

Понятие о дислокациях.

Дислокации принадлежат к линейным несовершенствам кристалла. Первоначально представление о дислокациях было введено в физику кристаллов для того, чтобы объяснить несоответствие между наблюдаемой и теоретической прочностью и описать атомный механизм скольжения при пластической деформации кристаллов. Впоследствии теория дислокаций получила широкое развитие и стала применяться для анализа самых разнообразных явлений в металлах и сплавах. Позже были получены прямые доказательства их существования, гипотеза подтвердила свою состоятельность в 1934 г. В настоящее время используются разнообразные экспериментальные методы изучения дислокаций в металлах и сплавах.

Краевая дислокация. На рис.1 показан параллелепипед, верхняя часть которого сдвинута относительно нижней на одно межатомное расстояние, причем зафиксировано положение, когда сдвиг охватил не всю плоскость скольжения от правой границы до левой, а лишь часть плоскости скольжения. ABCD – участок плоскости скольжения, в котором произошел сдвиг, AB – граница этого участка.

На рис.2 показан разрез параллелепипеда по атомной плоскости, перпендикулярной линии АВ.

Одна вертикальная атомная плоскость в верхней половине кристалла уже не имеет продолжения в нижней половине кристалла. Такую «лишнюю», неполную атомную плоскость называют экстраплоскостью. Выше края экстраплоскости межатомные расстояния меньше нормальных, ниже края экстраплоскости – больше нормальных.

Область несовершенства кристалла вокруг края экстраплоскости называется краевой дислокацией. Можно мысленно себе представить, что рассматриваемая область находится внутри трубы, осью которой является край экстраплоскости. Вне этой трубы строение кристалла близко к идеальной решетке, а внутри (в т.н. ядре дислокации) сильно искажено. В верхней части находится область сгущения атомов, в нижней – разрежения.

Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной, если в нижней – отрицательной.

Винтовая дислокация. Понятие винтовой дислокации в физику твердого тела ввел в 1939 г. Бюргерс.

Сделаем надрез по плоскости ABCD и сдвинем правую часть кристалла вниз на один период решетки.

Образовавшаяся при таком сдвиге ступенька на верхней грани не проходит через всю ширину кристалла, оканчиваясь в т.В. Величина смещения правой части относительно левой уменьшается по направлению от т.А к т.В. Верхняя атомная плоскость оказывается изогнутой.

Т.к. после появления такой дислокации в кристалле он состоит из атомной плоскости, закрученной в винтовую лестницу, то эта дислокация называется винтовой.

Дислокация, как резьба винта, может быть правой или левой. Правая: линия дислокации (ось) от верхнего горизонта к нижнему обходится по спирали и по часовой стрелке.

Образование краевой дислокации всегда сопровождается изменением объема кристалла решетки. Винтовая дислокация не вызывает объемных изменений, но дислокациям того и другого вида сопутствуют касательные (сдвигающие) напряжения.

Механизм образования дислокаций

В реальных монокристаллах дислокации возникают в процессе кристаллизации, а также в процессе пластической деформации. Механизм возникновения дислокаций в процессе кристаллизации из жидкого расплава разнообразен.

1. На рисунке показаны границы двух блоков, растущих навстречу друг другу. Блоки повернуты на небольшой угол φ. При срастании блоков ряд атомных плоскостей не проходит через весь кристалл и заканчивается на границах блоков. В этих местах и возникают дислокации.

Такая же картина наблюдается и при срастании различно ориентированных зерен в поликристаллическом образце. В реальных твердых телах протяженность границ блоков и зерен и количество дислокаций их исключительно велики (в хорошо отожженных металлах плотность дислокаций

2. Источником дислокаций в недеформированном кристалле могут служить также скопления вакансий. На рисунке приведен пример образования положительной дислокации из скопления вакансий.

Сдвигообразование в кристалле, развивающееся под действием внешней силы, представляет собой движение дислокаций по плоскостям скольжения и выход их на поверхность кристалла. Если бы сдвигообразование происходило только за счет выхода дислокаций, уже имеющихся в кристалле, то процесс пластического деформирования привел бы к уменьшению дислокаций и переводу кристалла в более совершенное состояние. Однако опыт показывает, что с ростом степени деформации искажение решетки не уменьшается, а, наоборот, растет. Следовательно, увеличивается и плотность дислокаций.

3. Современная теория твердого тела исходит из того, что дислокации генерируются (возникают) уже в процессе самой деформации.

Механизм возникновения дислокаций в процессе пластической деформации выяснен не полностью, и существует ряд гипотез, часть из которых имеет косвенное экспериментальное подтверждение. Наиболее обоснованной является гипотеза, объясняющая возникновение новых дислокаций наличием локальных препятствий движению исходной дислокации. Эта гипотеза была предложена Франком и Ридом в 1950 г. Были предложены 2 варианта возникновения дислокаций. Наибольшее распространение получил следующий механизм размножения дислокаций:

Дислокационная линия закреплена с двух сторон. Это так называемый источник Франка-Рида. Приложенные напряжения выгибают линию дислокаций в дугу. Радиус кривизны зависит от приложенного напряжения τ и уменьшается по мере роста этого напряжения. Минимальный радиус получится, когда линия дислокаций примет форму полуокружности. Дальнейшее движение дислокации может приводить к увеличению радиуса кривизны линии дислокации, что должно соответствовать уменьшению напряжения τ. При неизменном же значении τ линия дислокации должна закручиваться вокруг точек D и D’. Линия дислокации образует большую петлю, которая в результате встречного движения m и n в конечном итоге превращается в замкнутую петлю дислокации и новую дислокацию DD’, аналогичную исходной. Далее пол действием напряжений процесс начинается снова, многократно повторяясь. Такие источники увеличивают количество дислокаций в десятки и сотни раз.

Скользящие дислокации всегда тормозятся, часто вплоть до полной остановки под действием различных факторов:

— пересечение с другими дислокациями;

— границы зерен и субзерен;

— границы между дисперсными частицами (разными фазами);

— торможение в твердых растворах;

— несоответствие модулей упругости растворителя и растворенного элемента.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

ДИСЛОКАЦИЯ

Полезное

Смотреть что такое «ДИСЛОКАЦИЯ» в других словарях:

Дислокация — Дислокация: Дислокация (кристаллография) Дислокация (военное дело) Тектоническая дислокация Смещение костей при переломе (медицина) См. также Дислокация мозга … Википедия

ДИСЛОКАЦИЯ — (Dislocation) распределение кораблей флота по портам для зимовки или для постоянного базирования. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 Дислокация распределение кораблей флота по … Морской словарь

дислокация — и, ж. dislocation f. рассредоточение. 1. воен. Размещение, расквартирование сухопутных войск и военных учреждений в мирное время в отведенных для ни х местах (военных городках, лагерях и др.); размещение воинских частей на фронте,соединений… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

дислокация — размещение, сдвижение, местоположение, месторасположение, нарушение, распределение, смещение Словарь русских синонимов. дислокация сущ., кол во синонимов: 7 • местоположение (12) … Словарь синонимов

ДИСЛОКАЦИЯ — в геологии нарушение первичного залегания горных пород, вызванное тектоническими, магматическими или экзогенными процессами. Дислокации разделяются на складчатые пликативные и разрывные дизъюнктивные … Большой Энциклопедический словарь

Дислокация — нарушение первоначальных условий залегания пород, вызванное тектоническими процессами … Геологические термины

ДИСЛОКАЦИЯ — ДИСЛОКАЦИЯ, в физике нарушение правильности КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ … Научно-технический энциклопедический словарь

ДИСЛОКАЦИЯ — ДИСЛОКАЦИЯ, дислокации, жен. (франц. dislocation). 1. Расположение войск на территории страны (воен.). 2. Смещение участков, пластов земной коры (геол.). 3. Смещение частей переломленных костей при переломах суставов, вывихах (мед.). Толковый… … Толковый словарь Ушакова

ДИСЛОКАЦИЯ — ДИСЛОКАЦИЯ, и, жен. (спец.). 1. Размещение военных объектов, сухопутных войск, распределение военной авиации или кораблей по местам базирования. 2. Смещение, сдвижение. Д. костей (при переломах суставов). Д. горных пород. | прил. дислокационный,… … Толковый словарь Ожегова

ДИСЛОКАЦИЯ — жен., франц. расположение войск на постое, в стране или местности; расписание, размещенье. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

Источник

Дислокации

Полезное

Смотреть что такое «Дислокации» в других словарях:

ДИСЛОКАЦИИ — (от позднелат. dislocatio смещение), дефекты кристалла, представляющие собой линии, вдоль и вблизи к рых нарушено характерное для кристалла правильное расположение ат. плоскостей. Механические свойства кристаллов прочность и пластичность в… … Физическая энциклопедия

ДИСЛОКАЦИИ — (от ср. век. лат. смещение) дефекты кристаллической решетки, представляющие собой линии, вдоль которых нарушено правильное чередование атомных плоскостей. Дислокации определяют т. н. структурно чувствительные свойства кристаллов (прочность,… … Большой Энциклопедический словарь

ДИСЛОКАЦИИ — син. термина деформации. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

дислокации — Деформации горных пород с образованием складок, трещин и разрывов. [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики геология, геофизика Обобщающие термины тектонические нарушения (пликативные и… … Справочник технического переводчика

дислокации — (от ср.–век. лат. dislocatio смещение), дефекты кристаллической решётки, представляющие собой линии, вдоль которых нарушено правильное расположение атомных плоскостей. Дислокацией определяют так называемые структурно чувствительные свойства… … Энциклопедический словарь

ДИСЛОКАЦИИ — – 1) линейные дефекты кристаллической решетки, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей. Дислокации влияют на ряд физических свойств, в том числе существенно влияют на магнитные свойства; 2) деформации пород, связанные с… … Палеомагнитология, петромагнитология и геология. Словарь-справочник.

ДИСЛОКАЦИИ — см. Дефекты в кристаллах … Химическая энциклопедия

ДИСЛОКАЦИИ — (от ср. век. лат. dislocatio смещение, перемещение) 1) Д. в материала х один из дефектов в кристаллах: линейное несовершенство кристаллич. решётки, к рое в двух измерениях имеет размеры порядка атомных, а в третьем большой размер (может тянуться… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ДИСЛОКАЦИИ — (от ср. век. лат. dislocatio смещение), дефекты кристаллич. решётки, представляющие собой линии, вдоль к рых нарушено правильное расположение атомных плоскостей. Д. определяют т. н. структурно чувствит. свойства кристаллов (прочность,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

ДИСЛОКАЦИИ В КРИСТАЛЛАХ — линейные участки кристаллических структур, в которых атомы или ионы в своем взаимном расположении отклоняются от геометрической закономерности идеальной решетки. Подразделяются на краевые и винтовые. Дислокации влияют на физ. свойства к лов… … Геологическая энциклопедия

Источник